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建筑結(jié)構(gòu)用無錫不銹鋼應(yīng)用技術(shù)

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

1 建筑結(jié)構(gòu)中無錫不銹鋼的應(yīng)用情況

    一般來說,無錫不銹鋼的概念是,它是一種“不生銹的”、“高價(jià)的”金屬材料,在建筑物上它是在設(shè)計(jì)要求“金屬色調(diào)”時(shí)的一種觀賞性裝飾材料。但是,利用無錫不銹鋼的最大特性“不生銹”,將不銹鋼作為結(jié)構(gòu)用鋼用于供水設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)的情況還沒有被人們普遍認(rèn)識(shí)。另一方面,不銹鋼作為焊接結(jié)構(gòu)用高耐蝕鋼材,用于化工設(shè)備、輸送機(jī)械、能源機(jī)械等方面,雖然行業(yè)有限,但以其取得的應(yīng)用效果為基礎(chǔ),不銹鋼的應(yīng)用正在下述各個(gè)領(lǐng)域得到推進(jìn),以實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物的高耐久化和減少維修負(fù)擔(dān)。
 1)河流構(gòu)筑物
    這些設(shè)備長(zhǎng)期處于與水接觸的腐蝕環(huán)境中,是很難進(jìn)行維修的復(fù)雜構(gòu)筑物,所以,從很早就已經(jīng)無錫不銹鋼化了(再涂裝困難的閘門本體和輸水管、難于用涂裝方法保持耐蝕性的閘門驅(qū)動(dòng)裝置和閥門等),并且使用標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了修訂。
 2)水管和供水裝置
    已經(jīng)將無錫不銹鋼用于便于維修管理、對(duì)水質(zhì)影響小的水管架等水管設(shè)施。最近正在將不銹鋼用于配水池,高架水罐、防災(zāi)用儲(chǔ)水罐等設(shè)施。
 3)橋梁
    雖然目前將無錫不銹鋼用于橋梁的情況較少,但歐洲是不銹鋼用于橋梁的中心。使用最多的是以觀賞性為目的的人行天橋等小規(guī)模橋梁,并且已有取得減少LCC效果的報(bào)告,現(xiàn)在已開始用于大型橋梁,以提高橋梁壽命。目前正在建設(shè)中的香港昂船洲大橋是世界最大的鋼混凝土復(fù)合斜拉索橋。該橋的主塔上部外殼和下部鋼筋采用了大量的不銹鋼。
 4)港灣鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物
    無錫不銹鋼已用于棧橋等港灣鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物等海水嚴(yán)重腐蝕部位,以達(dá)到防腐蝕的效果。采用耐海水不銹鋼NSSC270的金屬襯板防腐蝕,在耐蝕性長(zhǎng),減少維修量等方面都好于傳統(tǒng)的涂裝或電氣防腐技術(shù),已經(jīng)用于重要的港灣構(gòu)筑物。
 5)建筑物
    在建筑業(yè),利用無錫不銹鋼的裝飾性將其用于建筑物梁柱。根據(jù)這種需求,從上世紀(jì)80年代起,對(duì)采用不銹鋼的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。2000年建筑結(jié)構(gòu)用不銹鋼納入日本標(biāo)準(zhǔn)化(JIS),并在建筑標(biāo)準(zhǔn)法修訂公告中公布,使不銹鋼可以用于一般建筑物。利用其裝飾性已經(jīng)用于天井、頂蓋、游泳池屋頂和外部臺(tái)階等。
    這樣,不銹鋼漸漸地向以土木建筑物為主的構(gòu)筑物擴(kuò)大應(yīng)用,以提高構(gòu)筑物耐久性和減少維修量。采用不銹鋼與采用防腐處理的結(jié)構(gòu)鋼相比,雖然初期工程成本大,但與全部采用防腐技術(shù)相比,部分采用不銹鋼可以在使用的早期階段收到降低LCC的效果,這一點(diǎn)正在被市場(chǎng)方面所認(rèn)識(shí)。
2 采用無錫不銹鋼提高建筑結(jié)構(gòu)的耐久性
    當(dāng)建筑物處于靠近海岸的多鹽分的環(huán)境中,無錫不銹鋼也容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕。在將不銹鋼作為具有金屬色調(diào)的裝飾材料使用時(shí),或是采用不能考慮腐蝕余量的薄鋼板時(shí)(如上述的海洋構(gòu)筑物的金屬襯板防腐、金屬屋頂),應(yīng)選擇在該環(huán)境下不易生銹的鋼種,同時(shí)也要在設(shè)計(jì)、施工和維修方面給以防腐措施的配合。目前結(jié)構(gòu)用不銹鋼的使用狀況是,將不銹鋼作為“不生銹”或不發(fā)生“顯著銹蝕”的鋼種來選定、使用。
    實(shí)際上,在提高構(gòu)筑物耐久性方面,采用不銹鋼的想法是,允許不銹鋼有一定程度的銹蝕,但可以抑制腐蝕量以保證結(jié)構(gòu)的性能。對(duì)于厚度較大的不銹鋼板材,不是將它作為不生銹的鋼,而是作為腐蝕速度小的高耐久性鋼材來使用。為進(jìn)行這樣的耐久性設(shè)計(jì),應(yīng)當(dāng)了解在使用條件下的腐蝕過程,正確掌握腐蝕過程對(duì)結(jié)構(gòu)用材性能即強(qiáng)度的影響。
3 Cr系無錫不銹鋼在建筑上的應(yīng)用
    奧氏體無錫不銹鋼不僅耐蝕性好,而且其熱軋厚板的韌性和焊接性良好,被作為焊接結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于產(chǎn)業(yè)機(jī)械和設(shè)備。在建筑業(yè),根據(jù)鋼的綜合特性、各種形狀的加工性和實(shí)際使用情況,不銹鋼的代表鋼種SUS304將會(huì)成為不銹鋼用于建筑物研究的目標(biāo)。除含有高濃度氯化物的苛刻環(huán)境之外,SUS304的正確使用,可以長(zhǎng)期抑制明顯銹蝕的發(fā)生,并且作為結(jié)構(gòu)用鋼也具有足夠的性能。但由于SUS304鋼中稀有金屬元素Ni含量較高,所以與一般結(jié)構(gòu)鋼和實(shí)施防腐措施的結(jié)構(gòu)鋼(如鍍層鋼材)有較大的價(jià)格差距,并且容易受原料成本變化的影響。雖然說要重視LCC,但由于初期工程成本增加,在目前國(guó)內(nèi)嚴(yán)酷的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,普及推廣SUS304鋼是有一定障礙的。
  Cr系不銹鋼的焊接區(qū)韌性和焊接施工性(防止低溫裂紋方法)問題也得到很好的解決。由于Cr含量較少,在暴露于室外的海鹽粒子的環(huán)境中,點(diǎn)腐蝕的發(fā)生不可避免,但在通常的室外環(huán)境中,腐蝕速度很小,可以保證建筑物長(zhǎng)期的耐久性。沒有必要再進(jìn)行涂裝、鍍層等傳統(tǒng)的防腐處理和對(duì)加工部位、焊接部位補(bǔ)加防腐處理。
    YUS?410W-MS鋼已經(jīng)通過了建筑法第37條規(guī)定的大臣認(rèn)證,可以用于一般建筑物,成為保證住宅質(zhì)量的相關(guān)法律規(guī)定的第3級(jí)(耐久性100年)高耐久性結(jié)構(gòu)用鋼??梢灶A(yù)期,該鋼種不僅可用于長(zhǎng)壽命住宅的主體結(jié)構(gòu),而且可以作為新型的結(jié)構(gòu)用不銹鋼在建筑業(yè)推廣使用,以減少施工和維修時(shí)的防腐處理工作量。
4 采用Cr系不銹鋼鋼筋提高鋼筋混凝土構(gòu)筑物的耐久性
    對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)筑物(RC構(gòu)筑物)耐久性的提高也提出了要求。在高堿性混凝土中,普通鋼筋處于鈍化狀態(tài),不發(fā)生腐蝕,但當(dāng)有氯化物從外部滲透時(shí),由于混凝土被中和為中性化,鋼筋被腐蝕,這是RC構(gòu)筑物變質(zhì)的一個(gè)重要原因。鋼筋發(fā)生腐蝕后,不僅鋼筋本身強(qiáng)度下降,而且由于鐵銹引起的體積膨脹導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂紋和剝落,造成RC構(gòu)筑物整體耐久性下降的嚴(yán)重問題。為防止鋼筋腐蝕,可對(duì)混凝土進(jìn)行改良和在設(shè)計(jì)上采取措施,但是,也有采用高耐蝕性鋼筋的做法,特別是處在嚴(yán)重的氯化物環(huán)境中的構(gòu)筑物(如海洋構(gòu)筑物、沿海橋梁、噴灑融雪鹽的公路高架橋等)可以采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋,在日本以外的國(guó)家也開始采用不銹鋼鋼筋。
    就鋼筋本身而言,無錫不銹鋼鋼筋比普通鋼筋價(jià)格高,但不必對(duì)整個(gè)構(gòu)筑物都采用不銹鋼鋼筋,只在容易發(fā)生腐蝕損害的部位(如在靠近氯化物容易滲透的混凝土表層)采用不銹鋼鋼筋,就可使構(gòu)筑物整體的耐久性有根本性的提高。限定性地采用不銹鋼鋼筋可以將建造成本的增加控制在最小程度,而LCC的優(yōu)勢(shì)變的很大。同時(shí),由于RC構(gòu)筑物整體可靠性的提高,提高了構(gòu)筑物的資產(chǎn)價(jià)值,在經(jīng)濟(jì)方面是十分有利的。
目前,SUS410(12%Cr)、SUS304(18%Cr-8%Ni)、SUS316(17%Cr-8%Ni-2.5%Mo)三種不銹鋼已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化(JIS)。根據(jù)鋼筋在混凝土中耐久性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,不含Ni的Cr系不銹鋼SUS410鋼筋有被廣泛使用的可能性,因此,把SUS410鋼筋(新日鐵商品名:NSSD?410)作為普及性大的高耐久性鋼筋,正在大力推進(jìn)使用。到目前為止,NSSD?410鋼筋已經(jīng)用于海邊堤岸、碼頭系船樁、工業(yè)用水儲(chǔ)罐等裝置。預(yù)計(jì)今后將進(jìn)一步用于在鹽害環(huán)境下要求高耐久性的港灣設(shè)備、沿海橋梁、噴灑融雪劑的公路結(jié)構(gòu)裝置、隧道等構(gòu)筑物。
    此外,還可以預(yù)計(jì),在要求超長(zhǎng)期耐久性的神社廟宇等特殊建筑物和沿海建筑物的外圍結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中將采用SUS410鋼筋。以國(guó)土交通省為主,從2008年度開始的超長(zhǎng)期住宅(所謂200年住宅)樣板工作中,已經(jīng)計(jì)劃建造采用NSSD?410鋼筋的高耐久性住宅。高耐久性鋼筋混凝土超長(zhǎng)期住宅建成后,預(yù)計(jì)在200年內(nèi)可使LCC減少35%,CO2排放量減少45%。此外,為了將無錫不銹鋼鋼筋用于一般的建筑物,新日鐵生產(chǎn)的SUS410鋼筋通過了日本建筑法第37條第2款規(guī)定的國(guó)土交通大臣認(rèn)證。
可以認(rèn)為,今后不銹鋼鋼筋將會(huì)擴(kuò)大應(yīng)用到一般的鋼筋混凝土構(gòu)筑物。不銹鋼鋼筋正處于由試用向普及的發(fā)展階段。